汽车发动机智能启停技术控制策略分析研究*

徐 杰

(重庆工商职业学院，重庆 401520)

0 引 言

智能启停系统已经越来越多的应用在乘用车上，其节能减排效果非常显著。智能启停系统的节油效果很大程度上取决于其控制策略，同时，控制策略还要综合考虑驾乘人员操作便利性、车辆工作的安全性以及发动机启动噪音对驾乘人员的影响，所以智能启停系统的控制逻辑尤为重要。对发动机动智能启停系统控制策略进行研究及优化，以期达到更佳的节油环保效果及乘坐舒适性[1-2]。

1 智能启停系统基本控制策略

发动机进入停机(STOP)模式和重启(RESTART)模式条件分别如图1、2所示。

图1 发动机自动进入停机(STOP)模式条件

发动机智能启停系统功能是停止和重启发动机，停止发动机即停止燃油喷射和点火，使发动机熄火，重启发动机即系统自动激活起动机，燃油喷射系统及点火系统重新进入工作状态。智能启停系统在研发设计时需考虑多方面的限制因素，主要包括：安全因素，驾驶员操控性及舒适性要求，发动机零部件技术及寿命限制，能源管理等。

图2 发动机自动重启(RESTART)模式条件

2 智能启停系统结构及工作流程

智能启停系统的工作流程如图3所示，其中心部分ECU根据采集到的汽车概况数据，由预先设置好的运行策略，通过CAN总线发出指令控制整个汽车运行启停动作。其主要部件包括了优化的加强型启动电机、电控和24 V电池系统。通过专用的启动电机，改善智能启停发动机的启动性能，且有助力加速功能，以防止发动机低速运行时推力不足[3-5]。

图3 智能启停系统的工作框图

汽车发动机智能启停系统具有驾驶员开关，驾驶员可根据自身习惯和汽车行驶条件选择智能启停系统开启或者关闭。同时，启停系统在逻辑设置上具有以下几点控制策略[6-7]：

(1) 为保证发动机在启动时工作温度迅速上升至发动机适宜的80～90 ℃的工作温度，怠速启停功能在冷却液温度低于40 ℃时不会自动停机。

(2) 若停车过程中无需关闭发动机，只需踩住离合器，发动机不会关闭。

(3) 蓄电池低于安全值，发动机不会自动停机，智能启停系统停止工作。

(4) 车辆制动真空度不足。以上三种情形智能启停系统将不会工作。

(5) 车辆初次启动，车速较低时，启停开启指示灯将呈现闪烁状态，仍可正常使用。

3 智能启停系统油耗及道路适应性研究实验

为分析智能启停系统在城市道路的节油效果及智能启停的适应性，选择东风雪铁龙C4L(1.2 T)在重庆市余松路立交到鹅公岩大桥的位置进行了多次道路实验，对其油耗及智能启停的综合应用进行了分析总结。实验路段如图4所示，其起始点里程为15 km，道路良好，沿途设有2个红绿灯，上下班高峰期堵车现象严重，非高峰期基本无堵车现象。实验数据如表1所示。

表1 发动机自动停机及启动条件

图4 实验道路地图

通过道路实验，可以发现智能启停系统在城市道路堵车时节油效果明显，最高值和最低值可相差13%。同时，通过道路实验也发现了该车智能启停系统在城市道路适应性方面的问题，主要为以下三点：

(1) 堵车时，频繁启停严重。

(2) 倒车时，驾驶员手动关闭发动机智能启停系统，车辆中控屏幕会出现“智能启停系统关闭”字样，影响倒车映像的使用。

(3) 由车辆前进到驾驶员挂倒车挡的短暂停车瞬间，车辆会自动启停1次[8]。

4 智能启停控制策略优化策略及待解决的问题

(1) 控制策略中应设置避免发动机频繁启停，例如可以逻辑控制在固定的时间启停次数的上限，以保证发动机因频繁启停所带来的零部件损耗和启动瞬间的高油耗。

(2) 应通过控制逻辑设置：在倒车时如关闭智能启停系统，在中控屏幕上不显示“智能启停系统关闭”字样，待倒车结束退出倒挡时再显示“智能启停系统关闭”字样。

(3) 驾驶员倒车前会松油门、踩脚刹，车辆短暂处于停车状态，此时发动机不应进入停机状态，但因车辆无法预判断驾驶员将要倒车，所以智能启停系统在逻辑上较难控制发动机，此时不进入停机状态，故对于此问题的解决办法需要进一步研究。

5 结 语

对发动机控制策略进行了研究，并接合其结构对工作流程和特定情况的控制方法进行了分析。同时，以雪铁龙C4L为例对启停系统开启和关闭两个状态下进行了道路试验，并对其油耗进行了对比。最后对C4L控制策略所存在的问题进行了优化处理，进一步的优化将在未来进行更深入的研究[9-10]。